毅力號飛奔火星探測生命……希望號、天問一號：不見不散

2020-07-31 世界科學

這個7月，火星探測之旅不孤單。阿拉伯聯合大公國希望號火星探測器7月20日從日本發射升空；7月23日，我國的天問一號發射升空。

北京時間7月30日的19:50（美國東部7月30日上午7：50），美國宇航局（NASA）將向火星發射他們的第5架火星探測器毅力號。

如果一切順利，該任務很可能會結束一個重大疑問：

火星上是否存在過生命？

毅力號以2012年登陸火星的好奇號為模型打造，並有了多方面的升級：

  • 能在火星表面上行得更快，駛得更遠，還可以繞過更多障礙物；

  • 自動駕駛系統全面升級；

  • 車輪更Q彈，利於在複雜地形下圓滑進擊；

  • 更兇殘的是NASA還為它配備了無人駕駛直升機獨創號（Ingenuity），這雙猛虎之翼將會成為第一架在另一個星球上升騰的飛機。

毅力號的任務之一是進行一項在火星大氣中產生氧氣的實驗，以此證明把火星當作未來的火箭燃料工廠這一概念的正確性。

毅力號飛奔火星探測生命……希望號、天問一號：不見不散

毅力號搭載了各路裝備。其中攝像頭配備了23個（前輩好奇號只有17個）

先前4架火星漫遊車的探索目標都著眼於火星是否存在過生命活動，所獲得的答案是：火星表面曾有過水，但也僅僅有過水——這是目前可以確定的；當前的火星環境裡存在一部分有機物——但這沒法推導出「有過生命」的結論。

毅力號之所以有望解決上面的問題，是因為它將全面搜索火星表面的凍土中可能存在的微生物。

NASA噴氣推進實驗室的機器人工程師菲利普•塗（Philip Twu）表示：「這次火星任務將是第一次直接搜索生命體遺蹟的任務。」塗此前協助設計了毅力號的自動駕駛系統。

除了收集可能包含生命遺蹟的巖石樣本，毅力號後續可能還要把樣本大包返回地球。

「恐怖7分鐘」

開始搜索前，漫遊者先得長途飛行抵達火星。這場太空穿越將耗時7個月之久。

2021年2月順利抵達後，它也還要像前輩所經歷的那樣，克服登陸的困難：

一方面，漫遊車及其攜帶的各類小物件太重，重達1噸；

另一方面，火星的大氣層比地球上的稀薄，因此降落傘的力度不夠。所以毅力號將無法只依靠降落傘著陸，必須通過緩衝裝置（例如緩衝火箭）吸收掉衝擊載荷，實現軟著陸。

毅力號飛奔火星探測生命……希望號、天問一號：不見不散

藝術家對毅力號著陸場景的想像

火星距地球太遙遠，我們發送給它的任何無線電信號都會有一定時間的延遲。此前好奇號在執行任務途中將信號發回地球，花了13分鐘。同樣的，毅力號也會因為信號延遲而無法在著陸過程中得到地球方面的實時控制；它將自行完成一系列機動操作，包括選擇完美著陸點，以及將速度從12000英裡每小時降至0。

毅力號飛奔火星探測生命……希望號、天問一號：不見不散

毅力號的降落將完全由其自行控制

NASA的工程師們稱這次登陸為「恐怖7分鐘」（seven minutes ofterror，降落過程差不多耗時7分鐘）。「在它安全著陸並將無線電信息發送回地球之前，我們都無法確定它是不是還好好的。」

毅力號身上那些增加的攝像頭能把降落過程拍下來，然後把視頻分享回地球。此前的先行者們都沒這操作。

另一方面，儘管好奇號於2012年展示了完美著陸，毅力號任務的項目副主管馬特·華萊士（MattWallace）仍焦慮難安：

「到那恐怖7分鐘的階段，我們的心會像布萊克伍德《幽魂島》裡的主人公在深夜看到印第安人闖入屋中時那樣瘋狂跳動。著陸是整個任務裡最危險的部分，而且降落程序一旦開始，NASA是控制不了漫遊車的。一種糟糕的可能性是我們會無力地通過回看見證一場災難性的失敗。」

尋找洪荒時的生命

好奇號降落在乾涸的古老湖床蓋爾環形山（GaleCrater）處。毅力號的落點則是傑澤羅火山口（JezeroCrater），那裡曾是一條河流的三角洲，地形相比蓋爾略加險惡。

塗表示：「那裡可能有更多的巖石，更多的懸崖；更複雜的地形要求毅力號以更智能的行動技巧開展搜索工作。一切都必須完美運行，如果漫遊車卡在了什麼地方，或是摔壞了車輪，那就只能等死了，因為沒有火星拖車把它拉回維修廠。這些擔憂並非杞人憂天，去年NASA的洞察號著陸器就曾在鑽地過程中發生了的熱探針被卡住的意外。」

但高風險自有高回報。NASA行星科學部主任洛莉·格拉茲（Lori Glaze）說道：「如果火星上確實曾存在生命，那裡就是保存證據的地方。」

毅力號飛奔火星探測生命……希望號、天問一號：不見不散

傑澤羅火山口有著34億年歷史。作為河流三角洲的遺址，它是尋找生命遺蹟的理想場所

麻省理工學院的地球生物學家坦賈·波薩克（Tanja Bosak）解釋道：「河床中有很多古老的黏土礦物質，過往的沉降運動或許幫它們吸收到了微生物留下的有機分子。」所以想要找微生物化石，它們是最佳選擇。

毅力號飛奔火星探測生命……希望號、天問一號：不見不散

毅力號的任務將持續一個火星年（1.88個地球年）

進入三角洲後，毅力號將藉助其攝像頭和各種化學傳感器尋找最有可能藏著微生物遺蹟的巖石。地球上的科學家根據採集到的數據確定數十個需要鑽取的樣本。鑽取完成後，巖石樣本將被存放在毅力號內部的特殊試管裡。

未來人們還將向火星發送新的漫遊車，進行樣本的交接，然後通過小型火箭將它們發射回地球。

資料來源：

NASA’s latest rover is our best chance yet to find life on Mars NASA

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